蛋壳膜固定古贺铜假单胞菌SG1漆酶样酶对甲磺酸盐的可持续脱色：RSM优化生产、机制解析及生态毒理学评价

《Biologia》：Sustainable decolorization of metanil yellow using eggshell membrane-immobilized laccase-like enzyme from Pseudomonas furukawaii SG1: RSM-optimized production, mechanistic insights, and ecotoxicological evaluation

　　

摘要

间苯二胺黄色 (MY) 是一种顽固的偶氮染料，常见于纺织、皮革和食品工业的废水排放物中，由于其持久性和毒性，对环境和公共健康构成了严重风险。本研究开发了一种可持续的脱色策略，利用从新分离的Pseudomonas furukawaii SG1 中获得的固定化漆酶类酶 (LLE) 对 MY 进行解毒。酶产量通过响应面法 (RSM) 进行了统计学优化，其中使用米糠作为廉价的农业工业底物。纯化的 LLE (~73.0 kDa) 被固定化到蛋壳膜上，使用戊二醛作为交联剂。固定化酶保留了 97.32% 的初始活性，与游离酶相比，在更宽的 pH 范围 (5.0–8.0) 和温度范围 (30–50 °C) 内表现出增强的稳定性。固定化 LLE (45.53 U mg?¹) 实现了 MY (100 mg L?¹) 75% 的脱色率，并在八次连续重复使用循环后保持了可观的催化活性 (35%)，显示出优异的运行稳定性。傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 分析揭示酶处理后 MY 的光谱变化，表明可能发生化学转化；然而，仅凭 FTIR 无法确定具体的转化途径或确认偶氮键断裂。使用计算预测的 LLE 结构进行的分子对接显示了一个稳定的酶 -MY 复合物，结合能为 -7.7 kcal mol?¹，而分子动力学模拟进一步支持了酶 - 底物相互作用的稳定性 (RMSD 1.93 ?)。使用Tubifex tubifex (双小管蚓) 进行的生态毒理学评估，结合 Probit、Kaplan–Meier 和 GUTS-RED 分析，表明酶处理后的 MY 比未处理的染料具有显著更高的 LC??，表明处理后总体毒性降低。本研究展示了蛋壳膜 (ESM) 作为低成本、废物衍生的 LLE 固定化载体的潜力，并为 MY 脱色提供了一种可重复使用的酶系统，同时还评估了酶处理 MY 样品总体毒性的变化。

间苯二胺黄色 (MY) 是一种顽固的偶氮染料，常见于纺织、皮革和食品工业的废水排放物中，由于其持久性和毒性，对环境和公共健康构成了严重风险。本研究开发了一种可持续的脱色策略，利用从新分离的Pseudomonas furukawaii SG1 中获得的固定化漆酶类酶 (LLE) 对 MY 进行解毒。酶产量通过响应面法 (RSM) 进行了统计学优化，其中使用米糠作为廉价的农业工业底物。纯化的 LLE (~73.0 kDa) 被固定化到蛋壳膜上，使用戊二醛作为交联剂。固定化酶保留了 97.32% 的初始活性，与游离酶相比，在更宽的 pH 范围 (5.0–8.0) 和温度范围 (30–50 °C) 内表现出增强的稳定性。固定化 LLE (45.53 U mg?¹) 实现了 MY (100 mg L?¹) 75% 的脱色率，并在八次连续重复使用循环后保持了可观的催化活性 (35%)，显示出优异的运行稳定性。傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 分析揭示酶处理后 MY 的光谱变化，表明可能发生化学转化； however，仅凭 FTIR 无法确定具体的转化途径或确认偶氮键断裂。使用计算预测的 LLE 结构进行的分子对接显示了一个稳定的酶 -MY 复合物，结合能为 -7.7 kcal mol?¹，而分子动力学模拟进一步支持了酶 - 底物相互作用的稳定性 (RMSD 1.93 ?)。使用Tubifex tubifex (双小管蚓) 进行的生态毒理学评估，结合 Probit、Kaplan–Meier 和 GUTS-RED 分析，表明酶处理后的 MY 比未处理的染料具有显著更高的 LC??，表明处理后总体毒性降低。本研究展示了蛋壳膜 (ESM) 作为低成本、废物衍生的 LLE 固定化载体的潜力，并为 MY 脱色提供了一种可重复使用的酶系统，同时还评估了酶处理 MY 样品总体毒性的变化。